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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Polieren eines Wafers.
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HINTERGRUND
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Ein Prozess zum Herstellen von Halbleiterwafern besteht primär aus einem Schritt des Ziehens eines Einkristalls zum Erzeugen von Einkristall-Ingots und einem Schritt des Verarbeitens der so erzeugten Einkristall-Ingots. Dieser Verarbeitungsschritt beinhaltet typischerweise einen Schneideschritt, einen Läppungsschritt, einen Abfasungsschritt, einen Ätzschritt, einen Spiegelpolierschritt, einen Reinigungsschritt und dergleichen, und es werden durch diese Schritte Halbleiterwafer mit spiegelpolierten Oberflächen hergestellt.
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Bei einem Spiegelpolierschritt werden mehrere Stufen von Polierschritten, einschließlich Grobpolierung, Endpolierung und dergleichen durchgeführt. Im Endpolierschritt wird beispielsweise eine Seite des Wafers einem chemischmechanischen Polieren (CMP) mit einer Einseitenpoliervorrichtung 200 unterworfen, wie in 6 gezeigt. CMP ist eine Technik, in der eine Polierlösung mit einem Ätzeffekt auf den Wafer, wobei das Werkstück poliert wird, verwendet wird, um den Wafer zu ätzen, während der Wafer mit in der Polierlösung enthaltenen, abrasiven Körnern mechanisch poliert wird. Die Einseitenpoliervorrichtung 200 beinhaltet einen Kopf 202 zum Halten eines Wafers und eine Polierplatte 210 mit einem auf ihrer Oberfläche vorgesehenen Poliertuch 212. Der Kopf 202 drückt eine Polierzieloberfläche des Wafers gegen das Poliertuch 212. Dann wird die Waferoberfläche durch Rotieren des Kopfes 202 zusammen mit der Polierplatte 210 poliert, während eine Polierlösung 228 aus einer Polierlösungs-Zufuhreinheit 226 auf das Poliertuch 212 zugeführt wird.
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Typischerweise gelangen bei dem Prozess der Herstellung des Poliertuchs verschiedene Verunreinigungen in Anhaftung an ein unbenutztes Poliertuch. Diese Verunreinigungen verursachen eine Beschädigung der Waferoberfläche. Aus diesem Grund werden große Anzahlen von Lichtpunktdefekten (LPDs) in einem Nachpolier-Inspektionsschritt, welcher auf der Oberfläche eines mit einem Poliertuch polierten Wafers durchgeführt wird, unmittelbar nach dem Start der Verwendung des Tuchs detektiert. Um dieses Problem zu lösen, wird, wie in
JP 2005 -
209863 A (PTL 1) beschrieben, im Falle der Verwendung eines neuen Poliertuchs dieses verwendet, um eine vorgesehene Anzahl von Wafern zu polieren, die nicht als Produkte auszuliefern sind, und dann wird das Polieren von als Produkte auszuliefernden Wafern durchgeführt. Man beachte, dass in dieser Beschreibung der Anfangspolierschritt, der unmittelbar nach dem Start der Verwendung eines neuen Poliertuchs durchgeführt wird, und der einen polierten Wafer ergibt, der nicht als Produkt verwendet wird, ein „Dummy-(Blind-)Poliermodus“ genannt wird, während der Polierschritt, der danach durchgeführt wird, und der einen polierten Wafer ergibt, der als ein Produkt verwendet wird, „Produktionspoliermodus“ genannt wird.
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Bis jetzt, wenn einmal eine vorgesehene Anzahl von Runden von Dummy-Polierung vorgenommen worden ist, oder mit anderen Worten, wenn einmal die kumulative Anzahl von mit einem neuen Poliertuch polierten Wafern die vorgesehene Anzahl von Wafern erreicht hat, wird eine Verschiebung zum Produktionspoliermodus vorgenommen und es ist typisch, dass die „vorgesehene Anzahl von Runden“ und „vorgesehen Anzahl von Wafern“ einheitlich auf Festwerte eingestellt wird, solange, wie dieselbe Art von Poliertuch verwendet wird.
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ZITATELISTE
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Patentliteratur
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PTL 1:
JP 2005-209863 A Die
US 6 361 409 B1 ,
JP 2002 -
59 357A und
JP 2006-147 980 A bilden weiteren Stand der Technik.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Jedoch wurde anhand von durch den hiesigen Erfinder durchgeführten Studien gefunden, dass sich selbst bei derselben Art von Poliertuch (aus demselben Material hergestelltes Poliertuch, Poliertuch aus demselben Produkt etc.) die Anzahl von Runden des Polierens, die im Dummy-Poliermodus durchgeführt wird (kumulative Anzahl von polierten Wafern), die erforderlich ist, bis sich der LPD-Zählwert bei polierten Wafern auf einem niedrigen Niveau stabilisiert, für jedes individuelle Poliertuch unterscheidet. Aus diesem Grund beim konventionellen Verfahren, bei welchem die Anzahl von Runden von Polierung, die im Dummy-Poliermodus durchgeführt wird, einheitlich auf eine feste Anzahl von Runden eingestellt wird, wenn individuelle Poliertücher verwendet werden, selbst obwohl sie von derselben Art von Poliertuch sind, eines der nachfolgenden Probleme auf. Im Falle der Verwendung eines Poliertuchs A, in welchem die vorgenannte Anzahl von Runden von Dummy-Polierung, die erforderlich ist, größer ist als die eingestellte Anzahl von Runden von Polierung, die im Dummy-Poliermodus durchgeführt wird, werden Wafer mit großen Anzahlen von LPDs verbleiben, welche in die Produktionswafer eingemischt sind. Andererseits kommt es im Fall der Verwendung eines Poliertuchs B, welches dieselbe Art wie Poliertuch A ist, aber in welchem die vorgenannte Anzahl von Runden von Dummy-Polierung, die erforderlich ist, kleiner ist als die eingestellte Anzahl von Runden von Polierung, die im Dummy-Poliermodus durchgeführt wird, dazu, dass Wafer auf einem Qualitätsniveau mit so wenigen LPDs, dass sie in der Lage sein sollten, als Produktionswafers verwendet zu werden, durch Dummy-Polierung erzeugt werden, was zu Waferverlusten führt.
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Anders gesagt, falls die Anzahl von Runden von Dummy-Polierung vorab hoch eingestellt wird, so dass keine Wafer mit großen Anzahlen von LPDs verbleiben, die mit den Produktionswafern gemischt sind, wird die Wahrscheinlichkeit von Waferverlust aufgrund von Dummy-Polierung höher, und falls umgekehrt die Anzahl von Runden von Dummy-Polierung niedrig eingestellt wird, um so den Waferverlust aufgrund von Dummy-Polierung zu reduzieren, wird die Wahrscheinlichkeit für Wafer mit großen verbleibenden Anzahlen von LPDs, die mit den Produktionswafern vermischt werden, höher.
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Man beachte, dass PTL 1 beschreibt, dass ein Dummy-Polieren durchzuführen ist, bis die Kupferkonzentration innerhalb des Poliertuchs 0,01 ppm oder kleiner wird. Jedoch erfordert dieses Verfahren, dass Teststücke aus dem Poliertuch ausgeschnitten werden, um die Kupferkonzentration zu messen, was in der Praxis verbessert werden muss.
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Im Hinblick auf diese Probleme ist eine Aufgabe dieser Offenbarung, ein praktisches Verfahren des Polierens eines Wafers und eine praktische Wafer-Poliervorrichtung bereitzustellen, die Waferverluste aufgrund von Dummy-Polieren reduzieren können, und die auch den LPD-Zählwert bei Produktionswafern auf einem niedrigen Niveau stabilisieren.
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Der Erfinder führte weitere Studien durch, um die obige Aufgabe zu lösen und fand das Folgende heraus. Zuerst fokussierte sich der hiesige Erfinder auf den Kontaktwinkel des Poliertuchs als einen Index, der den Zustand der Oberfläche des Poliertuchs anzeigt. Der Erfinder fand sodann heraus, dass der Kontaktwinkel des Poliertuchs eng bezogen war auf den LPD-Zählwert auf den mit diesem Poliertuch polierten Wafern.
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Die vorliegende Offenbarung vollendete sich basierend auf den obigen Erkenntnissen und ihr Grundgedanke ist wie folgt. Die Erfindung wird durch Anspruch 1 definiert.
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Ein Verfahren zum Polieren eines Wafers gemäß der vorliegenden Offenbarung, in welchem ein Wafer in Kontakt mit einem auf einer Oberfläche einer Polierplatte vorgesehenen Poliertuch gebracht wird, und der Wafer und die Polierplatte rotiert werden, wodurch mehrere Runden eines Polierprozesses auf der Oberfläche des Wafers unter Verwendung desselben Poliertuchs durchgeführt werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Polierprozess umfasst:
- Polieren des Wafers in einem Anfangspoliermodus, um einen polierten Wafer zu erhalten, der nicht als ein Produkt verwendet wird, und
- Polieren des Wafers in einem Produktionsmodus nach dem Anfangspoliermodus, um einen polierten Wafer zu erhalten, der als ein Produkt verwendet wird, und wobei
- ein Kontaktwinkel des Poliertuchs gemessen wird, und
- basierend auf dessen Messwert ein Zeitpunkt für ein Umschalten vom Anfangspoliermodus zum Produktionspoliermodus bestimmt wird.
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In einer Ausführungsform, um den Umschaltzeitpunkt zu bestimmen, kann der Kontaktwinkel des Poliertuchs regelmäßig oder in jeder Runde vor dem Polierprozess gemessen werden und können, nachdem sich der Messwert stabilisiert, die Polierprozesse eingestellt werden, im Produktionspoliermodus durchgeführt zu werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform, um den Umschaltzeitpunkt zu bestimmen, wenn der Messwert gleich oder kleiner einem Schwellenwert ist, können die Polierprozesse danach eingestellt werden, im Produktionspoliermodus durchgeführt zu werden.
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In diesem Fall wird vorzugsweise ein Testpoliertuch derselben Art wie das Poliertuch verwendet, um wiederholt den Polierprozess und eine Messung des Kontaktwinkels des Testpoliertuchs durchzuführen, und wird der Schwellenwert vorzugsweise basierend auf dem Wert des Kontaktwinkels des Testpoliertuchs bestimmt, wenn die gemessenen Werte sich stabilisiert haben.
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In der nachfolgenden Offenbarung wird es bevorzugt, dass die Polierplatte rotiert wird, um eine Polierlösung auf dem Poliertuch zu entfernen, unmittelbar vor der Messung des Kontaktwinkels des Poliertuchs.
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In der vorliegenden Offenbarung wird es bevorzugt, dass der Kontaktwinkel des Poliertuchs nach dem Umschalten vom Anfangspoliermodus zum Produktionspoliermodus erneut gemessen wird, und der Zeitpunkt des Ersetzens des Poliertuchs im Produktionspoliermodus basierend auf dessen Messwert festgestellt wird.
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Das Einseiten-Wafer-Polierverfahren gemäß der Erfindung kann Waferverluste aufgrund von Dummy-Polieren praktisch reduzieren, während auch der LPD-Zählwert bei Produktionswafern auf einem niedrigen Niveau stabilisiert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht einer Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 aus dem Stand der Technik.
- 2 ist ein Flussdiagramm eines Wafer-Polierverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist ein Graph eines LPD-Zählwerts pro poliertem Wafer zum Zeitpunkt des sequentiellen Polierens einer Mehrzahl von Wafern mit jedem von zwei Poliertüchern derselben Art.
- 4 ist ein Graph des Kontaktwinkels des Poliertuchs als einer Funktion der kumulativen Anzahl von polierten Wafern, ermittelt in dem experimentellen Beispiel von 3 durch Messen des Kontaktwinkels des Poliertuchs unmittelbar vor jeder Polierrunde.
- 5 ist ein Graph des LPD-Zählwerts pro poliertem Wafer in sowohl einem Vergleichsbeispiel als auch einem Beispiel gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 6 ist eine schematische Ansicht einer konventionellen Einseiten-Waferpoliervorrichtung 200.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Zuerst wird eine Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 aus dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 beinhaltet einen Kopf 102 zum Fixieren eines Wafers 104 und eine Polierplatte 110 mit einer, mit einem Poliertuch 112 versehenen Polierplatte 110. Der Kopf 102 ist mit einem Motor 108 über eine Kopfanhebewelle 106 verbunden, so dass der Kopf 102 und der Wafer 104 durch Antreiben des Motors 108 rotiert werden. Die Polierplatte 110 ist mit einem Motor 116 über eine Polierplattenrotierwelle 114 verbunden, so dass die Polierplatte 110 durch Antrieb des Motors 116 rotiert wird. Die Polierzieloberfläche auf dem Wafer wird poliert, indem der Wafer 104, der am Kopf 102 fixiert ist, in Kontakt mit dem Poliertuch 112 gebracht wird, der Kopf 102 und die Polierplatte 110 zusammen rotiert werden, während eine Polierlösung 128 aus einer Polierlösungs-Zufuhreinheit 126 zum Poliertuch 112 zugeführt wird.
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Die Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 weist eine Kontaktwinkel-Messvorrichtung 122 zum Messen des Kontaktwinkels eines aus einer Wassertropfen-Zufuhreinheit 118 auf das Poliertuch 112 zugeführten Wassertropfens 120 auf. Diese Messung zeigt die Oberflächenbedingung des Poliertuchs 112 an. Eine Steuereinheit 124, die in der vorliegenden Offenbarung von beliebigem Aufbau sein kann, empfängt die Eingabe von Daten, welche durch die Kontaktwinkel-Messvorrichtung 122 gemessene Werte enthalten. Die Funktionen der Steuereinheit 124 werden unten beschrieben.
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Die Art des Poliertuchs 112 ist nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein Einzelschicht-Poliertuch verwendet werden, oder es kann ein Zweischicht-Poliertuch verwendet werden, in welchem eine Schwammschicht auf der hinteren Oberfläche einer Poliertuchschicht ausgebildet ist. Als die Poliertuchschicht des Einzelschichtpoliertuchs und des Zweischichtpoliertuchs kann beispielsweise ein Poliertuch, das aus Kunstharzschaumstoff, wie etwa Urethanschaumstoff, aufgebaut ist, ein Poliertuch eines harten Velourtyps, in welchem ein aus Polyestergewebe hergestelltes Vliestuch mit einem Urethanpolymer imprägniert wird, oder ein Wildlederpolster, bei welchem ein Urethanpolymer auf ein Vliesbasisgewebe aufgeschäumt worden ist, verwendet werden.
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Der Ort des Poliertuchs, dem ein Wassertropfen zum Messen des Kontaktwinkels zuzuführen ist, ist nicht beschränkt, solange wie der Wafer 104 während des Polierens den Ort passiert.
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Als die Polierlösung 128 kann beispielsweise eine basische Polierlösung, die kolloide Kieselsäure oder dergleichen als abrasive Körner enthält, verwendet werden. Der Ort, dem die Polierlösung zuzuführen ist, ist nicht besonders beschränkt; jedoch wird die Polierlösung vorzugsweise der Nähe des Rotationsorbits des Kopfs 102 im Zentrum zugeführt.
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(Verfahren des Polierens einer Seite eines Wafers)
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Als Nächstes wird ein Verfahren des Polierens einer Seite eines Wafers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben.
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Zuerst verwendete der hiesige Erfinder die Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 von 1, um sequentiell eine Mehrzahl von Wafern nacheinander unter Verwendung von zwei neuen Poliertüchern (Poliertücher A und B), die aus Wildledermaterial hergestellt waren, fein zu polieren. Der Kontaktwinkel des Poliertuchs wurde unmittelbar vor jedem Endpolierschritt gemessen. Zusätzlich wurde der LPD-Zählwert in jedem polierten Wafer mit einem Laserpartikelzähler gemessen. Dies vorausgesetzt jedoch, dass die ersten 20 Polierrunden, die vorgenommen wurden, als Dummy-Polieren betrachtet wurden, so dass die Messung des Kontaktwinkels des Poliertuchs und die Messung des Wafer-LPD-Zählwerts nach Polierung nicht durchgeführt wurden.
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3 präsentiert die Beziehung zwischen dem LPD-Zählwert und der kumulativen Anzahl von durch Poliertuch A bzw. Poliertuch B polierten Wafern. Beim Poliertuch A war der LPD-Zählwert beim 21. Wafer extrem groß, über 350 Defekte, aber mit Fortsetzen des Polierens mit dem Poliertuch A nahm auch der LPD-Zählwert ab und um den 40. Wafer oder so herum stabilisierte sich der LPD-Zählwert bei etwa 50 Defekten. Andererseits war beim Poliertuch B der LPD-Zählwert beim 21. Wafer bereits unter 50 Defekte abgefallen und bei danach polierten Wafern verblieb der LPD-Zählwert bei etwa 50 Defekten stabil. Auf diese Weise wurde bestätigt, dass bei derselben Art von Poliertuch die Anzahl von Polierrunden, welche durchgeführt werden muss, bis der LPD-Zählwert des polierten Wafers sich stabilisiert (die kumulative Anzahl von polierten Wafern) für jedes individuelle Poliertuch unterschiedlich ist. Daher wird erkannt, dass bei einem Verfahren, bei dem der Zeitpunkt des Wechselns vom Dummy-Poliermodus zum Produktionspoliermodus einheitlich basierend auf der kumulativen Anzahl von polierten Wafern festgelegt wird, wie oben beschrieben, ein Opfer entweder an LPD-Streuung bei Produktionswafern oder Waferverlusten aufgrund von Dummy-Polieren gebracht werden muss.
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4 präsentiert die Beziehung zwischen dem Kontaktwinkel des Poliertuchs und der kumulativen Anzahl von durch Poliertuch A bzw. Poliertuch B polierten Wafern. Mit dem Poliertuch A war der unmittelbar vor Polieren des 21. Wafers gemessene Kontaktwinkel bei ungefähr 65 Grad relativ hoch, was einen hydrophoben Zustand anzeigt, und mit fortgesetztem Polieren durch Poliertuch A danach nahm auch der Kontaktwinkel des Poliertuchs ab, bis der Kontaktwinkel unmittelbar vor Polieren des 40. und nachfolgender Wafer sich innerhalb eines Bereichs von 20 bis 30 Grad stabilisierte, was einen hydrophilen Zustand anzeigt. Andererseits betrug bei Poliertuch B der Kontaktwinkel unmittelbar vor dem Polieren des 21. Wafers bereits ungefähr 25 Grad, und danach war der Kontaktwinkel des Poliertuchs innerhalb eines Bereichs von 20 bis 30 Grad stabilisiert.
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Aus den 3 und 4 kann man ersehen, dass es eine gute Korrelation zwischen dem Kontaktwinkel des Poliertuchs und dem LPD-Zählwert der mit diesem Poliertuch polierten Wafer gibt, in dem Sinne, dass in dem Zustand, in welchem der Kontaktwinkel des Poliertuchs hoch ist, polierte Wafer eine große Anzahl von LPDs aufweisen, aber mit einem niedrigen Kontaktwinkel polierte Wafer wenige LPDs aufweisen.
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Im Hinblick darauf wird entschieden, dass, wenn eine Endpolitur mit unterschiedlichen Poliertüchern derselben Art, wie den Poliertüchern A und B durchgeführt wird, eher als die Anzahl von Runden von Dummy-Polieren einförmig auf 20 Runden einzustellen, der Kontaktwinkel des Poliertuchs in jeder Runde vor dem Polieren oder regelmäßig gemessen wird und alles nachfolgende Polieren im Produktionspoliermodus nur durchgeführt wird, wenn einmal der Kontaktwinkel als auf innerhalb des Bereichs von 20 bis 30 Grad abgefallen und stabilisiert bestätigt werden kann. Dadurch ist es möglich, den LPD-Zählwert der in dem Produktionspoliermodus enthaltenen Wafer stabil auf einem niedrigen Niveau zu halten und auch die Waferverluste aufgrund von Dummy-Polieren können so niedrig wie möglich gemacht werden.
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Als Nächstes wird, basierend auf diesen Erkenntnissen, eine Ausführungsform des Verfahrens des Waferpolierens gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Unterschiedliche Poliertücher derselben Art wie die Poliertücher A und B werden auf der Oberfläche der Polierplatte montiert und es wird das Polierverfahren gemäß dieser Ausführungsform gestartet. Zuerst wird ein Dummy-Wafer am Kopf befestigt (Schritt S1), und wird der so befestigte Wafer in dem Dummy-Poliermodus poliert (Schritt S2). Bei Abschluss des Dummy-Polierens wird der polierte Dummy-Wafer aus dem Kopf entfernt und wird die Polierplatte rotiert, um Polierlösung aus dem Poliertuch zu entfernen (Schritt S3). Danach wird der Kontaktwinkel des Poliertuchs gemessen (Schritt S4).
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Basierend auf dem Messwert des Kontaktwinkels wird festgestellt, ob drei oder mehr aufeinanderfolgende Messwerte innerhalb von ± 3 Grad sind oder nicht (Schritt S5). Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird der Betrieb zu Schritt S1 zurückgeführt und wird der Wafer im Dummy-Poliermodus poliert. Anders ausgedrückt, ergibt sich natürlich eine Bestimmung von „Nein“ nach den ersten und zweiten Runden des Dummy-Polierens. Falls andererseits in Schritt S5 eine Bestimmung getroffen wird, dass drei oder mehr aufeinanderfolgende Messwerte innerhalb von ± 3 Grad sind, wird der Betrieb zum Produktionspoliermodus umgeschaltet. Anders gesagt, wird ein Produktionswafer im Kopf befestigt (Schritt S6) und wird der so befestigte Produktionswafer einer Endpolitur im Produktionspoliermodus unterworfen (Schritt S7). Alles nachfolgende Polieren kann im Produktionspoliermodus vorgenommen werden. Anders gesagt, falls am Ende des Polierlaufs (Schritt S8) der zuvor polierte Produktionswafer vom Kopf abgenommen wird und ein neuer Produktionswafer am Kopf befestigt wird (Schritt S6), wird der Betrieb zum Produktionspoliermodus rückgeführt (Schritt S7) und wird wiederholt. Am Ende des Polierschritts (Schritt S8) wird der Betrieb beendet.
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Bei diesem Verfahren, im Falle der Verwendung eines Poliertuchs mit denselben Eigenschaften wie das Poliertuch A, wird das Polieren nach ungefähr dem 40. Wafer zu Produktionspolieren werden, aber im Falle der Verwendung eines Poliertuchs mit denselben Eigenschaften wie Poliertuch B gelangt das Polieren nach weniger als 20 Wafern (beispielsweise dem 15. Wafer) in das Produktionspolieren.
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Beim Verfahren gemäß dieser Ausführungsform, wenn der Polierprozess mehrmals mit demselben Poliertuch durchgeführt wird, wie oben illustriert, wird der Kontaktwinkel des Poliertuchs gemessen und basierend auf diesem Messwert wird das Timing des Umschaltens vom Anfangspoliermodus (Dummy-Poliermodus) zum Produktionspoliermodus bestimmt. Somit ist es möglich, Waferverluste aufgrund von Dummy-Politur zu reduzieren und den LPD-Zählwert bei Produktionswafern auf ein niedriges Niveau zu stabilisieren. Zusätzlich wird das Poliertuch in einer nicht destruktiven Weise evaluiert, so dass dessen Praktikabilität hoch ist.
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Spezifisch, wie oben beschrieben, wird der Kontaktwinkel des Poliertuchs regelmäßig oder jedes Mal nach dem Polierprozess gemessen, und wenn sich der Messwert einmal stabilisiert hat, ist es möglich, die nächsten und nachfolgenden Polierprozesse so einzustellen, das sie im Produktionspoliermodus durchgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform, falls drei oder mehr aufeinanderfolgende Messwerte innerhalb von ± 3 Grad sind (oder nämlich wenn drei gemessene Werte innerhalb ± 3 Grad fallen), wird angenommen, dass der Kontaktwinkel sich stabilisiert hat (im asymptotischen Zustand). Obwohl sich der Konvergenzwert des Kontaktwinkels abhängig von der Art des Poliertuchs etwas unterscheidet, ist diese Definition unabhängig von der Art des Poliertuchs anwendbar.
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Als ein anderes Verfahren zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts ist es möglich, experimentell den Kontaktwinkel zu einer solchen Zeit herauszufinden, bei der Wafer mit wenigen LPDs erhalten werden, und die Bestimmung in Schritt S2 von 2 vorzunehmen, „ob der Messwert des Kontaktwinkels gleich einem vorgegebenen Wert oder geringer ist, oder nicht“. Falls beispielsweise der Messwert im Schritt S5 30 Grad übersteigt, wird der Betrieb zum Dummy-Poliermodus rückgeführt (Schritt S2), aber falls der Messwert 30 Grad oder weniger ist, wird der Betrieb zum Produktionspoliermodus vorgerückt (Schritt S6). Auf diese Weise ist es möglich, zu bestimmen, dass der Polierprozess für den nächsten und nachfolgende Wafer im Produktionspoliermodus durchzuführen ist, falls der Messwert des Kontaktwinkels des Poliertuchs gleich oder kleiner einem Schwellenwert ist. Darüber hinaus wird dieser Schwellenwert beim wiederholten Durchführen des Polierprozesses und Messen des Kontaktwinkels von Testpoliertüchern, welche dieselbe Art sind wie das Poliertuch, das bei der Endpolitur verwendet wird, festgestellt (in dem vorliegenden Fall Poliertücher A und B), basierend auf dem Wert zu der Zeit, bei der der Messwert des Kontaktwinkels der Testpoliertücher sich stabilisiert. In der vorliegenden Ausführungsform stabilisierten sich die Kontaktwinkel der Poliertücher A und B innerhalb eines Bereichs von 20 bis 30 Grad, so dass 30 Grad als der Schwellenwert eingestellt wurde. Die Bestimmung, ob sich der Messwert stabilisiert hat, oder ob nicht, wird wie oben beschrieben basierend darauf durchgeführt, ob oder ob nicht drei aufeinanderfolgende Messwerte innerhalb ± 3 Grad sind. Das Verfahren des Bestimmens des Schwellenwerts ist nicht besonders beschränkt; beispielsweise kann es der Durchschnittswert der obigen drei Werte oder der Maximalwert der drei Werte sein. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Kontaktwinkel basierend auf dem 8/2-Verfahren beim Betropfen eines 1000 µg Tropfens Wasser gemessen wird.
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Die Messung des Kontaktwinkels des Poliertuchs ist nicht darauf beschränkt, in jeder Runde durchgeführt zu werden, nach Polieren im Dummy-Poliermodus, wie in 2 gezeigt. Beispielsweise kann der Kontaktwinkel auch einmal alle zwei Runden des Polierens im Dummy-Poliermodus gemessen werden. Zusätzlich, falls die minimale erforderliche Anzahl von Runden von Dummy-Polieren bereits aus der Erfahrung bekannt ist, kann die Messung des Kontaktwinkels gestartet werden, nachdem die Anzahl von Runden von Dummy-Polieren durchgeführt ist.
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Hier werden die im Dummy-Poliermodus polierten Wafer keine Produkte, so dass es bevorzugt ist, dass der im Dummy-Poliermodus zu polierende Wafer ein Dummy-Wafer ist, der billiger als ein Produktionswafer ist.
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Wie in 2 gezeigt, nach dem Umschalten zum Produktionspoliermodus, ist es nicht immer notwendig, den Kontaktwinkel zu messen. Jedoch ist es auch möglich, den Kontaktwinkel des Poliertuchs selbst im Produktionspoliermodus zu messen und den Zeitpunkt zum Ersetzen des Poliertuchs im Produktionspoliermodus basierend auf dem Messwert desselben zu bestimmen. Anders gesagt, ist der Kontaktwinkel des Poliertuchs ein starker Index zum Treffen einer Entscheidung über die Lebenszeit des Poliertuchs. Poliertücher sind Verbrauchsmaterialien und bis jetzt ist ein Poliertuch eine vorgegebene Anzahl von Polier-Runden lang verwendet worden und wird dann verworfen und durch ein neues Poliertuch ersetzt. Jedoch kann die Anzahl von Polier-Runden, für welche das Poliertuch tatsächlich verwendet werden kann, bis es unverwendbar ist, vom individuellen Poliertuch oder den Polierbedingungen abhängen und nicht nur hat es Streuung gegeben, sondern es ist auch schwierig gewesen, festzustellen, ob ein Poliertuch verwendbar ist oder nicht. Aus diesem Grund ist die vorgenannte, vorgesehene Anzahl von Runden innerhalb eines Bereichs, bei dem das Poliertuch noch verwendbar ist, mit einer Sicherheitsmarge eingestellt worden. Jedoch ist festgestellt worden, dass der Kontaktwinkel des Poliertuchs graduell im Produktionspoliermodus zum Ende der Verwendung hin ansteigt. Es ist somit möglich, das Stadium, unter welchem der Kontaktwinkel einen vorgegebenen Schwellenwert annimmt, als die Grenze der Verwendung des Poliertuchs einzustellen.
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In diesem Fall kann der Kontaktwinkel nach Polieren im Produktionspoliermodus gemessen werden und falls der Messwert gleich oder kleiner einem vorgesehenen Schwellenwert ist, kann angenommen werden, dass dieses Poliertuch noch verwendbar ist und für die nächste Polier-Runde im Produktionspoliermodus, zugeführt wird, so wie es ist, aber falls der Messwert den vorgesehenen Schwellenwert übersteigt, kann dieses Poliertuch als unverwendbar angesehen werden, was seinen Austausch verlangt. Auf diese Weise kann man den Oberflächenzustand des Poliertuchs aus dem Kontaktwinkel des Poliertuchs sicherstellen und dadurch genau den Zeitpunkt des Austausches des Poliertuchs bestimmen, wodurch gestattet wird, dass das Poliertuch bis zum absoluten Ende der wahren Lebensdauer des Poliertuchs verwendet wird. Dies kann die Waferherstellkosten reduzieren.
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Der Schwellenwert des Kontaktwinkels des Poliertuchs hängt von der Art des Poliertuchs, seiner Härte, dem Restitutionskoeffizienten und anderen Faktoren ab, kann aber beispielsweise auf 70 Grad eingestellt werden. Zusätzlich basiert die Lebensdauerbestimmung auf dem Kontaktwinkel des Poliertuchs, das hier erläutert wird, kann aber auch unabhängig von der vorgenannten Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Dummy-Poliermodus zum Produktionspoliermodus durchgeführt werden, basierend auf dem Kontaktwinkel des Poliertuchs.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Einseiten-Endpolierverfahren, in welchem ein Wafer in jeder Runde poliert wird, diskutiert worden, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt und kann auch auf ein Verfahren des Polierens einer Mehrzahl von Wafern in einer Runde oder auf ein Zweiseiten-Polierverfahren angewendet werden.
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In der vorliegenden Offenbarung basiert die Bestimmung der Umschaltzeit vom Dummy-Poliermodus zum Produktionspoliermodus auf dem Messwert des Kontaktwinkels, und die Bestimmung des Zeitpunkts zum Ersetzen des Poliertuchs kann auch automatisch mittels der in 1 gezeigten Steuereinheit 124 durchgeführt werden. Beispielsweise weist die Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 einen Speicher (nicht gezeigt) auf und dieser Speicher speichert Daten, welche den Schwellenwert A (in der vorliegenden Ausführungsform 30 Grad) repräsentieren, der zur Zeit des Durchführens des Umschaltens vom Dummy-Poliermodus zum Produktionspoliermodus verwendet wird, und Daten, die den Schwellenwert B (in der vorliegenden Ausführungsform 70 Grad) repräsentieren, der zur Zeit der Durchführung des Austauschs des Poliertuchs verwendet wird.
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Beim Empfangen der Eingabe des Messwerts des Kontaktwinkels des Poliertuchs 112, der aus der Kontaktwinkel-Messvorrichtung 122 im Stadium des Dummy-Polierens ausgegeben wird, liest die Steuereinheit 124 die, den Schwellenwert A repräsentierenden Daten aus dem Speicher aus, vergleicht den Schwellenwert A und den Messwert und nimmt eine Bestimmung vor, ob die nächste und nachfolgende Polierrunden im Dummy-Poliermodus oder im Produktionspoliermodus durchzuführen sind. Die Steuereinheit 124 speichert die Ergebnisse der Bestimmung (spezifischer eine Kombination der kumulativen Anzahl von Polier-Runden n und den Bestimmungsergebnissen) im Speicher.
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Alternativ bestimmt beim Empfangen der Eingabe des Messwerts des Kontaktwinkels des Poliertuchs 112, der aus der Kontaktwinkel-Messvorrichtung 122 im Stadium des Dummy-Polierens ausgegeben wird, die Steuereinheit 124, ob drei oder mehr konsekutive Messwerte innerhalb ± 3 Grad sind, und trifft eine Entscheidung, ob die nächsten und nachfolgenden Polierrunden im Dummy-Poliermodus oder im Produktionspoliermodus durchzuführen sind. Die Steuereinheit 124 speichert die Bestimmungsergebnisse (spezifischer, eine Kombination der kumulativen Anzahl von Runden des Polierens n und den Bestimmungsergebnissen) im Speicher.
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Der Verwender der Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise durch Auslesen der Ergebnisse der Bestimmung aus dem Speicher später die Waferposition bestätigen, an der das Platzieren von Produktionswafern zu starten hat. Zusätzlich kann die Steuereinheit 124 auch getrennt ein Mitteilungsmittel wie etwa einen Lautsprecher, eine Anzeige oder dergleichen verwenden, um den Anwendern die Bestimmungsergebnisse mitzuteilen.
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Nach Empfang der Eingabe des Messwerts des Kontaktwinkels des Poliertuchs 112, der aus der Kontaktwinkel-Messvorrichtung 122 während des Produktionspolierstadiums ausgegeben wird, liest die Steuereinheit 124 die, den Schwellenwert B repräsentierenden Daten aus dem Speicher aus, vergleicht Schwellenwert B und den Messwert und trifft eine Entscheidung, ob das Poliertuch auszutauschen ist. Die Steuereinheit 124 kann die Bestimmungsergebnisse im Speicher speichern. Zusätzlich, falls der Messwert den Schwellenwert B übersteigt, gestattet die Steuereinheit 124 Motoren 108 und 116 nicht, anzutreiben. Die Steuereinheit 124 kann auch getrennt ein Mitteilungsmittel wie etwa einen Lautsprecher, eine Anzeige oder dergleichen verwenden, um den Betreiber aufzufordern, das Poliertuch zu ersetzen.
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BEISPIELE
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(Beispiel)
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Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm wurden einem Experiment unterzogen. Ein Wildlederpoliertuch derselben Art wie das im in 3 und 4 illustrierten Experiment verwendeten Poliertuch wurde auf der Polierplatte der in 1 gezeigten Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung montiert. Diese Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung wurde verwendet, um Endpolitur der Siliziumwafer nacheinander durchzuführen. Die Polierbedingungen waren wie folgt.
- Polierdruck: 125 g/cm2
- Polierzeit: 360 s
- Polierlösung: Alkalische Polierlösung (kolloidale Kieselsäure enthaltend)
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Nach der Politur jedes Siliziumwafers wurde gereinigtes Wasser auf das Poliertuch getropft und wurde der Kontaktwinkel des Poliertuchs unter Verwendung eines automatischen Kontaktwinkelmeters (von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestelltes DMs-400Hi/400) gemessen. Die Politur wurde gemäß dem in 2 illustrierten Ablauf durchgeführt. Anders gesagt, nachdem drei oder vier aufeinanderfolgende Messwerte innerhalb ± 3 Grad sind, erfolgte Polieren im Produktionspoliermodus. Als Ergebnis wurden 42 Polierrunden im Dummy-Poliermodus vorgenommen und dann wurde der Produktionspoliermodus gestartet. In diesem Experiment wurden 100 Polierrunden im Produktionspoliermodus durchgeführt.
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Der Kontaktwinkel des Poliertuchs am Ende des Produktionspoliermodus betrug 28 Grad. Danach, bei Untersuchen der Änderung beim Kontaktwinkel durch weiteres Fortsetzen abwechselnden Polierens von Siliziumwafern und Messung des Kontaktwinkels, wurde ein Trend beobachtet, bei dem der Kontaktwinkel begann, nach der 252. Polierrunde im Produktionspoliermodus stark anzusteigen. Dieses Poliertuch ist konventioneller Weise nach in etwa 200 Polierrunden ausgetauscht worden, um zuverlässig das Einmischen von Wafern mit großen Anzahlen von LPDs zu vermeiden, während es in diesem Experiment möglich war, das Poliertuch bis ganz zum Ende der echten Verwendungslebensdauer des Poliertuchs aufzubrauchen.
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Die Oberflächen der im Produktionspoliermodus polierten Wafer wurden mit einem Laserpartikelzähler (hergestellt durch die KLA-Tencor Corporation, Modell SP-3) gemessen, um den LPD-Zählwert aufzufinden. Die Ergebnisse sind in 5 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel)
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Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm wurden einem Experiment unterworfen. Das Wildlederpoliertuch derselben Art wie das im in 3 und 4 illustrierten Experiment verwendete Poliertuch wurde auf der Polierplatte der Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung, die in 6 gezeigt ist, montiert. Die Einseiten-Wafer-Poliervorrichtung wurde verwendet, um eine Endpolitur der Siliziumwafer nacheinander durchzuführen. Die Polierbedingungen waren dieselben wie im Beispiel.
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Der Polierprozess wurde in 100 Runden durchgeführt, wobei die ersten 20 Runden im Dummy-Poliermodus waren und die 21. und nachfolgende Runden im Produktionspoliermodus. Der LPD-Zählwert der im Produktionspoliermodus polierten Wafer wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel herausgefunden. Die Ergebnisse sind in 5 gezeigt.
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(Ergebnisse)
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Wie aus 5 ersichtlich, verblieben im Vergleichsbeispiel Wafer mit großen Anzahlen von LPDs und wurden mit Wafern gemischt, die einer Politur im Produktionspoliermodus unterworfen waren, so dass die Streuung bei dem LPD-Zählwert groß war. Es wird erkannt, dass das im Vergleichsbeispiel verwendete Poliertuch ein Poliertuch war, das dieselben Eigenschaften aufweist, wie das Poliertuch A in den 3 und 4. Andererseits wird im Beispiel, da die Anzahl von Runden an Dummy-Polieren 42 Runden betrug, erkannt werden, dass wieder ein Poliertuch mit denselben Eigenschaften wie das Poliertuch A verwendet wurde, aber der LPD-Zählwert der, einer Polieren im Produktionspoliermodus unterworfenen Wafer auf niedrigem Niveau stabilisierte. Es ist zu beachten, dass, wo der Durchschnitts-LPD-Zählwert 97,4 Defekte betrug und die Standardabweichung 79,4 im Vergleichsbeispiel war, der Durchschnitts-LPD-Zählwert im Beispiel 45,8 Defekte betrug und die Standardabweichung 13,9 war.
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Das Einseiten-Wafer-Polierverfahren und die Wafer-Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen ein praktisches Wafer-Polierverfahren bereit, das in der Lage ist, Waferverluste aufgrund von Dummy-Polieren zu reduzieren und auch den LPD-Zählwert bei Produktionswafern auf einem niedrigen Niveau zu stabilisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Wafer-Einseiten-Poliervorrichtung
- 102
- Kopf
- 104
- Wafer
- 106
- Kopfanhebewelle
- 108
- Motor
- 110
- Polierplatte
- 112
- Poliertuch
- 114
- Polierplattenrotierwelle
- 116
- Motor
- 118
- Wassertropfen-Zufuhreinheit
- 120
- Wassertropfen
- 122
- Kontaktwinkel-Messvorrichtung
- 124
- Steuereinheit
- 126
- Polierlösungs-Zufuhreinheit
- 128
- Polierlösung
